圓弧形生態攔水壩的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種圓弧形生態攔水壩，包括攔水壩本體（3），所述攔水壩本體（3）包括迎水面（1）、背水面（2）、頂面（4）和底面（5），所述迎水面（1）與所述背水面（2）均為向外凸出的圓弧曲面。本實用新型不但結構簡單，而且在滿足傳統河道治理的基礎上能夠保證河道的流動水得到補給，且可以在壩的前后形成多級流速帶，提高了水體自身的凈化能力，不斷改善和維護城市良好的生態環境。
【專利說明】圓弧形生態攔水壩
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種攔水壩，特別是一種圓弧形生態攔水壩，屬于攔水壩修建【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的發展以及人民生活水平的提高，人們對其居住環境的要求日益增高。城市河流在維持城市生態環境上占有重要的地位，河流水環境的好壞影響著城市環境質量。然而傳統的河道整治主要以防洪排澇為主，往往忽略了河流自身的生物環境功能，包括:泥沙的推移，棲息地環境功能，環境凈化，維持自然生態系統的結構與過程等。
[0003]在現代的城市河道整治中，常常修建橡膠壩、閘壩等攔河建筑物。建設攔河建筑物會使得河道的生態與環境發生變化，而這種變化具有雙重性，即會引起正面影響和負面影響。正面影響方面:建設攔水建筑物可以保證灌溉供水需要；可以改善居住環境；可以調節灌區氣候；可以防止水土流失等，負面影響方面:建設攔水建筑物會使得河道水量水質發生變化，進而造成水體自身凈化能力降低，水體污染加劇；會阻斷了魚類通道，使得生物多樣性退化；會使得壩前壅水，流速減小，形成靜水區，進而出現壩體上游河道淤積，水質黑臭等眾多環境問題等。
[0004]目前，在河道污染水質修復的主要途徑是利用上游水流流經攔河建筑物過程中的摻氣，加速水體復氧過程，增大水體中的容解氧的水平，恢復水體中好氧生物的活力，進而使得水體自身凈化能力有所增強。然而，采用該方法只能對壩體下游附近一段河道的水體凈化有所作用，壩體上游河道的環境污染問題還是不能得到有效解決。另外，為了滿足魚類的過壩要求，以及在汛期能實現輸沙的目的，常常在壩底設計魚孔，但是，魚孔一般是采用不同管徑的塑料管或混凝土管，為了保證壩體安全，其管徑大小是有限的，極易被上游雜物和淤泥堵塞，由于其設計在壩底，也較難被發現。
[0005]隨著河流的功能的擴展，河流整治要考慮的因素大大增加，而傳統的河道治理已經不能滿足河流可持續發展的需要。所以，開展兼顧河道生態問題，采用立體化和多元化進行攔河建筑物設計，具有一定的社會效益。
[0006]申請號為:201110448113.4的實用新型專利公開了一種生態攔水壩，如圖1所示，整個壩體包括土石壩體、木樁加固結構和隔離竹排三部分，土石壩體為雙層結構，內層為袋裝粘土，外層為袋裝碎石，木樁加固結構保證壩體的安全穩固，隔離竹排起到加固和隔離擾動的作用。在該實用新型中，所述生態攔水壩雖可以達到攔截水體、控制水位及凈化水質的功能，但由于上述生態攔水壩有多個組成部分，且每個組成部分之間并非一體連接，因此，不僅結構復雜，而且在長期使用的前提下存在結構與結構之間分離的風險，失去了生態攔水壩的核心作用。
[0007]因此，設計一種不僅能滿足河流可持續發展而且結構簡單的攔河建筑物，成為本領域技術人員亟待解決的問題。
[0008]公開于該實用新型【背景技術】部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的一般【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
實用新型內容
[0009]本實用新型的目的在于針對現有技術中存在的缺陷，提出了 一種圓弧形生態攔水壩。
[0010]為達上述目的，本實用新型的具體技術方案為:本實用新型所述的一種圓弧形生態攔水壩，包括攔水壩本體，所述攔水壩本體包括迎水面、背水面、頂面和底面，所述迎水面與所述背水面均為圓弧曲面。迎水面為向外凸出的圓弧曲面，阻水面積大，有利于壩體上游壅水，而背水面也為圓弧曲面，可使壩下形成較穩定的水躍，消能效果好，可以減小下游河床的沖刷。
[0011]優選地，所述迎水面所在圓的半徑Rl與所述背水面所在圓的半徑R2相等。
[0012]優選地，所述迎水面與所述背水面相對于所述圓弧形攔水壩的縱剖面的中軸線對稱。
[0013]優選地，所述迎水面所在的圓的半徑Rl和所述背水面所在的圓的半徑R2均為所述攔水壩高度H的1.1?1.2倍。
[0014]優選地，所述底面的寬度的一半R與所述迎水面所在圓的半徑Rl或所述背水面所在圓的半徑R2相等。
[0015]優選地，所述頂面4的寬度B = 2>/r2-H2，其中，R為所述底面5的一半寬度，H為壩高。
[0016]優選地，所述攔水壩的長度LI短于所述河道寬度L。
[0017]優選地，所述攔水壩的長度LI為所述河道寬度L的80%?90%，且所述攔水壩的一端與所述河道的一個岸邊接觸。壩體相對于河道一岸設置開口，上游來水一部分可以由開口流出，使得河道常年暢流，減小了壩體上游淤泥的形成，也為河道的魚類等水游生物提供了通道。
[0018]本實用新型的有益效果:本實用新型提供的一種圓弧形生態攔水壩，所述圓弧形生態攔水壩體型簡單，壩體迎水面的圓弧曲面的阻水面積較平面或者斜平面的要大，對上游的壅水效果較好；而壩體的背水面也為圓弧曲面，使得壩后水流形成較穩定的水躍，消能效果較好；本實用新型的壩體長度為河道寬度的80%?90%，在河道一岸設置有一個開口，開口的長度為河道寬度的10%?20%，有利于河道的流動水補給，減小壩前泥沙的淤積,也為河道中魚類等水游生物提供了通道；同時，在壩的前后可以形成多級流速區域，提高了水體自身的凈化能力，能減小水體富營養化的形成，進而適應了河道中不同水生物的生存；本實用新型不僅滿足傳統河道治理的基礎上而且結構簡單、可促進城市河道的可持續發展，不斷改善和維護城市良好的生態環境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現有技術中的攔水壩；
[0020]圖2為本實用新型實施例一種圓弧形型攔水壩的俯視圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例一種圓弧形型攔水壩的縱剖面圖；[0022]圖4為本實用新型實施例1的圓弧形無開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例2的圓弧形開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖；
[0024]圖6為本實用新型實施例3的圓弧形無開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖；
[0025]圖7為本實用新型實施例4的圓弧形開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖。
【具體實施方式】
[0026]下面對本實用新型技術方案進行詳細說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。
[0027]本實用新型提供一種圓弧形生態攔水壩，其俯視圖如圖2所示，包括攔水壩本體3，攔水壩本體3包括迎水面1、背水面2、頂面4和底面5。所述攔水壩的縱剖面圖如圖3所示，迎水面I和背水面2形成的兩段圓弧曲線與頂面4和底面5形成的兩平行直線組成的閉合四邊形。
[0028]頂面4和底面5的表面可以為任何形狀，比如平面、斜面、階梯面或者坑洼不平的面，優選頂面4為與底面5相對平行的水平面。
[0029]迎水面I為圓弧曲面，所述圓弧曲面所在圓的半徑為Rl。背水面2也為圓弧曲面，所述圓弧曲面所在圓的半徑為R2，優選所述迎水面I的圓弧曲面與所述背水面2的圓弧曲面相對于所述圓弧形攔水壩的縱剖面的中軸線對稱，并且，R1=R2。迎水面I所在的圓的半徑為Rl和背水面2所在的圓的半徑為R2均為所述攔水壩高度的1.1?1.2倍。底面5的寬
度為迎水面I的圓弧曲面所在圓的半徑的2倍。頂面4的寬度B = 2>/R2-H2 (R=R1=R2)。
[0030]攔水壩的長度小于河道的寬度,優選攔水壩的長度為河道寬度的80%?90%，所述攔水壩可以放入所述河道的任意位置，比如，所述攔水壩放入河道中央，使得所述攔水壩的兩端與所述河道的兩個岸邊均不接觸，從而在所述攔水壩的兩端與所述河道之間留下便于魚類過壩和汛期輸沙的通道，也可使所述攔水壩置于所述河道的一邊，即所述攔水壩的一段與所述河道的一個岸邊接觸，優選為所述攔水壩的一端與所述河道的一個岸邊接觸。
[0031]攔水壩的長度LI根據壩體下游河床質的防沖能力以及壩體上游的綜合用水要求等，利用計算機數值模擬技術或者模型試驗，在道寬度L的80%?90%中進行比較，最終選取較優的攔水壩長度LI。
[0032]下面通過實施例詳細論述本實用新型的具體技術方案:
[0033]實施例1、根據某城市河道地形資料、河道兩岸地形、洪峰流量、設計洪水位等，參考橡膠壩設計規范，選定壩體修建位置，確定出壩址處河道寬度L=30.6m以及壩體高度H=2.7m。
[0034]在壩體高度H確定后，將壩體縱剖面中兩段圓弧曲線所在圓的半徑R定為3m。此時，圓弧曲線所在圓的半徑R與壩體的高度H之間的比值為1.11。
[0035]接著，在壩體高度H和圓弧曲線所在圓的半徑R確定后，與壩底5平行的壩頂4平面至壩底5的距離就等于壩體高度H，即可計算壩頂4水平面的寬度B=2.62m。而壩底5的長度為2R=6m。
[0036]然后，構建攔水壩的長度，攔水壩的長度LI和河道的寬度L，L1=L=30.6m。
[0037]通過上述步驟即得到了一種圓弧形生態攔水壩，上述圓弧形無開口攔水壩在某工況下壩前后橫斷面的流速分布圖如圖4所示。[0038]實施例2、本實施例提供一種圓弧形生態攔水壩，其結構與修建方法與實施例1基本相同，不同點為:確定攔水壩的長度LI時，攔水壩的長度LI為河道寬度L的80%~90%。
[0039]根據防洪要求，壩體下游河床質的防沖能力以及壩體上游的綜合用水要求等，利用計算機數值模擬技術，在河道位置寬度L的10%~20%中選幾個開口長度進行比較，最終確定較優的開口長度為壩體所在河道位置寬度L的13.5%，即得出L0=4.lm。則，攔水壩的長度 L1=L-L0=26.5。
[0040]通過上述步驟即得一種圓弧形生態攔水壩，上述圓弧形生態開口攔水壩在某工況下壩前后橫斷面的流速分布圖如圖5所示。
[0041]經數值模擬結果表明，在不同來水工況下，以上實施例1和實例2中所述的圓弧形生態攔水壩與具有相同縱剖面面積和壩頂高程的開口型梯形攔水壩以及開口型橡膠壩相t匕，上游壅水均最多，壅水量對比表如表1所示。
[0042]表1:某工況下不同種類壩型上游壅水量(m3)
[0043]
【權利要求】
1.一種圓弧形生態攔水壩，包括攔水壩本體(3)，所述攔水壩本體(3)包括迎水面(I)、背水面(2)、頂面(4)和底面(5)，其特征在于，所述迎水面(I)與所述背水面(2)均為向外凸出的圓弧曲面。
2.根據權利要求1所述的圓弧形生態攔水壩，其特征在于，沿所述圓弧形攔水壩的縱剖面截得的壩體迎水面(I)圓弧半徑(Rl)和背水面(2)的圓弧半徑(R2)相同，且所述迎水面(I)與所述背水面(2)的圓弧相對于所述圓弧形攔水壩的縱剖面的中軸線對稱。
3.根據權利要求2所述的圓弧形生態攔水壩，其特征在于，所述壩體迎水面(I)圓弧半徑(Rl)和背水面⑵的圓弧半徑(R2)均為壩高⑶的1.1~1.2倍。
4.根據權利要求2所述的圓弧形生態攔水壩，其特征在于，所述底面(5)的一半寬度(R)與所述迎水面(I)圓弧半徑(Rl)或背水面(2)圓弧半徑(R2)相等。
5.根據權利要求2所述的圓弧形生態攔水壩，其特征在于，所述頂面(4)的寬度(B)滿足如下的公式:
6.根據權利要求1所述的圓弧形生態攔水壩，其特征在于，所述攔水壩的長度(LI)短于所述河道寬度(L)。
7.根據權利要求6所述的圓弧形生態攔水壩，其特征在于，所述攔水壩的長度(LI)為所述河道寬度(L)的80%~90%，并且所述攔水壩的一端與所述河道的一個岸邊接觸。
【文檔編號】E02B3/10GK203411945SQ201320320847
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年6月5日 優先權日:2013年6月5日
【發明者】戴會超, 張鴻清, 樓益龍, 高興杰 申請人:中國長江三峽集團公司